Терраформирование Венеры или терраформирование Венеры — это гипотетический процесс изменения глобальной среды планеты Венера с целью сделать ее пригодной для проживания людей. [1] [2] [3] Корректировка существующей среды Венеры для поддержания жизни людей потребует по крайней мере трех крупных изменений в атмосфере планеты: [3]
Эти три изменения тесно взаимосвязаны, поскольку экстремальная температура Венеры обусловлена высоким давлением ее плотной атмосферы и парниковым эффектом .
Самое простое предложение — «закрыть» планету от солнца, тем самым понизив температуру достаточно низко для конденсации или затвердевания углекислого газа, который затем необходимо будет каким-то образом удалить или сохранить.
Пол Андерсон , успешный писатель -фантаст , предложил эту идею в своей повести 1954 года «Большой дождь», рассказе, принадлежащем его будущей истории Психотехнической лиги .
Первое известное предложение о терраформировании Венеры в научном контексте было высказано астрономом Карлом Саганом в 1961 году. [5]
До начала 1960-х годов многие астрономы считали, что атмосфера Венеры имеет температуру, подобную земной. Когда стало понятно, что Венера имеет толстую атмосферу из углекислого газа с последствиями очень большого парникового эффекта , [6] некоторые ученые начали размышлять над идеей изменения атмосферы, чтобы сделать поверхность более похожей на земную. Эта гипотетическая перспектива, известная как терраформирование , была впервые предложена Карлом Саганом в 1961 году в качестве заключительного раздела его классической статьи в журнале Science, в которой обсуждалась атмосфера и парниковый эффект Венеры. [5] Саган предложил ввести в атмосферу Венеры фотосинтетические бактерии, которые преобразовали бы углекислый газ в восстановленный углерод в органической форме, тем самым уменьшая содержание углекислого газа в атмосфере.
Знание атмосферы Венеры было еще неточным в 1961 году, когда Саган сделал свое первоначальное предложение. Тридцать три года спустя после своего первоначального предложения, в своей книге 1994 года Pale Blue Dot , Саган признал, что его первоначальное предложение по терраформированию не сработает, потому что атмосфера Венеры намного плотнее, чем было известно в 1961 году: [7]
«Вот фатальный недостаток: в 1961 году я думал, что атмосферное давление на поверхности Венеры составляет несколько бар... Теперь мы знаем, что оно составляет 90 бар, так что если бы схема сработала, результатом была бы поверхность, погребенная под сотнями метров тонкого графита, и атмосфера, состоящая из 65 бар почти чистого молекулярного кислорода. Схлопнемся ли мы сначала под атмосферным давлением или спонтанно вспыхнем во всем этом кислороде — вопрос открытый. Однако задолго до того, как накопится столько кислорода, графит спонтанно сгорит обратно в CO2 , замкнув процесс».
После статьи Сагана научное обсуждение этой концепции было незначительным, пока в 1980-х годах интерес к ней не возобновился. [8] [9] [10]
Ряд подходов к терраформированию рассмотрены Мартином Дж. Фоггом (1995) [2] [11] и Джеффри А. Лэндисом (2011). [3]
Основная проблема Венеры сегодня, с точки зрения терраформирования, — это очень плотная атмосфера из углекислого газа. Давление на уровне земли Венеры составляет 9,2 МПа (91 атм; 1330 фунтов на квадратный дюйм). Это также, через парниковый эффект, приводит к тому, что температура на поверхности на несколько сотен градусов выше, чем необходимо для каких-либо существенных организмов. Поэтому все подходы к терраформированию Венеры включают в себя удаление почти всего углекислого газа из атмосферы.
Метод, предложенный в 1961 году Карлом Саганом, включает использование генетически модифицированных водорослей для фиксации углерода в органических соединениях . [5] Хотя этот метод все еще предлагается [10] при обсуждении терраформирования Венеры, более поздние открытия показали, что одни лишь биологические средства не приведут к успеху. [12]
Трудности включают тот факт, что для производства органических молекул из углекислого газа требуется водород, который очень редок на Венере. [13] Поскольку у Венеры нет защитной магнитосферы , верхняя атмосфера подвергается прямой эрозии солнечным ветром и потеряла большую часть своего первоначального водорода в космосе. И, как отметил Саган, любой углерод, который был связан в органических молекулах, быстро снова превратится в углекислый газ горячей поверхностной средой. Венера не начнет остывать, пока большая часть углекислого газа уже не будет удалена.
Хотя общепризнано, что Венера не может быть терраформирована только посредством внедрения фотосинтетической биоты, использование фотосинтетических организмов для производства кислорода в атмосфере продолжает оставаться компонентом других предлагаемых методов терраформирования. [ необходима цитата ]
На Земле почти весь углерод секвестрируется в форме карбонатных минералов или на разных стадиях углеродного цикла , в то время как очень мало присутствует в атмосфере в форме углекислого газа. На Венере ситуация противоположная. Большая часть углерода присутствует в атмосфере, в то время как сравнительно мало секвестрируется в литосфере . [ 14] Поэтому многие подходы к терраформированию сосредоточены на избавлении от углекислого газа с помощью химических реакций, улавливающих и стабилизирующих его в форме карбонатных минералов.
Моделирование атмосферной эволюции Венеры, проведенное астробиологами Марком Буллоком и Дэвидом Гринспуном [14], показывает, что равновесие между нынешней атмосферой с давлением 92 бара и существующими поверхностными минералами, в частности оксидами кальция и магния, довольно нестабильно, и что последние могут служить стоком углекислого газа и диоксида серы посредством преобразования в карбонаты. Если бы эти поверхностные минералы были полностью преобразованы и насыщены, то атмосферное давление снизилось бы, и планета несколько охладилась бы. Одним из возможных конечных состояний, смоделированных Буллоком и Гринспуном, была атмосфера с давлением 43 бара (42 атм; 620 фунтов на квадратный дюйм) и температурой поверхности 400 К (127 °C; 260 °F). Чтобы преобразовать оставшуюся часть углекислого газа в атмосфере, большую часть коры пришлось бы искусственно подвергнуть воздействию атмосферы, чтобы обеспечить более обширное преобразование карбонатов. В 1989 году Александр Г. Смит предположил, что Венера может быть терраформирована путем переворота литосферы, что позволит коре преобразоваться в карбонаты. [15] Ландис 2011 подсчитал, что для создания достаточной площади поверхности горных пород для преобразования достаточного количества атмосферы потребуется вовлечение всей поверхности коры до глубины более 1 км. [3]
Естественное образование карбонатных пород из минералов и углекислого газа — очень медленный процесс. Однако недавние исследования по секвестрации углекислого газа в карбонатные минералы в контексте смягчения глобального потепления на Земле указывают на то, что этот процесс может быть значительно ускорен (с сотен или тысяч лет до всего лишь 75 дней) за счет использования катализаторов, таких как полистирольные микросферы . [16] Поэтому можно предположить, что аналогичные технологии могут также использоваться в контексте терраформирования на Венере. Можно также отметить, что химическая реакция, которая преобразует минералы и углекислый газ в карбонаты, является экзотермической , по сути производя больше энергии, чем потребляется реакцией. Это открывает возможность создания самоусиливающихся процессов преобразования с потенциалом для экспоненциального роста скорости преобразования до тех пор, пока большая часть атмосферного углекислого газа не будет преобразована.
Бомбардировка Венеры очищенным магнием и кальцием из других планет также могла бы привести к секвестрации углекислого газа в форме карбонатов кальция и магния . Около 8 × 1020 кг кальция или 5 × 10Для преобразования всего углекислого газа в атмосфере потребуется 20 кг магния, что повлечет за собой значительную добычу и переработку полезных ископаемых (возможно, на Меркурии , который особенно богат минералами). [17] 8 × 1020 кг — это в несколько раз больше массы астероида 4 Веста (более 500 километров (310 миль) в диаметре).
Научно-исследовательские проекты в Исландии и американском штате Вашингтон показали, что потенциально большие объемы углекислого газа могут быть удалены из атмосферы путем закачки под высоким давлением в подземные пористые базальтовые образования, где углекислый газ быстро преобразуется в твердые инертные минералы. [18] [19]
Другие исследования [20] предсказывают, что один кубический метр пористого базальта имеет потенциал для секвестрации 47 килограммов закачанного углекислого газа. Согласно этим оценкам, для секвестрации всего углекислого газа в атмосфере Венеры потребуется объем около 9,86 × 10 9 км 3 базальтовой породы. Это равно всей коре Венеры до глубины около 21,4 километра. Другое исследование [21] пришло к выводу, что при оптимальных условиях в среднем 1 кубический метр базальтовой породы может секвестрировать 260 кг углекислого газа. Кора Венеры, по-видимому, имеет толщину 70 километров (43 мили), и на планете преобладают вулканические образования. Поверхность примерно на 90% состоит из базальта , и около 65% состоит из мозаики равнин вулканической лавы . [22] Следовательно, на планете должно быть достаточно много базальтовых пластов с весьма многообещающим потенциалом для связывания углекислого газа .
Исследования также продемонстрировали, что в условиях высокой температуры и высокого давления в мантии диоксид кремния , наиболее распространенный минерал в мантии (на Земле и, вероятно, также на Венере), может образовывать карбонаты, которые стабильны в этих условиях. Это открывает возможность секвестрации диоксида углерода в мантии. [23]
По словам Бирча, [24] бомбардировка Венеры водородом и реакция его с углекислым газом может привести к образованию элементарного углерода ( графита ) и воды посредством реакции Боша . Для преобразования всей атмосферы Венеры потребовалось бы около 4 × 10 19 кг водорода , [ необходима ссылка ] и такое большое количество водорода можно было бы получить из газовых гигантов или льда их лун. Другим возможным источником водорода может быть его извлечение из возможных резервуаров внутри самой планеты. По мнению некоторых исследователей, мантия и/или ядро Земли могут содержать большие количества водорода, оставшиеся там с момента первоначального формирования Земли из небулярного облака . [25] [26] Поскольку изначальное формирование и внутренняя структура Земли и Венеры, как правило, считаются в некоторой степени схожими, то же самое может быть верно и для Венеры.
Для работы реакции также потребуется аэрозоль железа в атмосфере, а железо может поступать с Меркурия , астероидов или Луны . (Потеря водорода из-за солнечного ветра вряд ли будет значительной в масштабах времени терраформирования.) Из-за относительно плоской поверхности планеты эта вода покроет около 80% поверхности по сравнению с 70% на Земле, хотя это составит всего около 10% воды, обнаруженной на Земле. [ необходима цитата ]
Оставшаяся атмосфера, около 3 бар (примерно в три раза больше, чем на Земле), будет в основном состоять из азота, часть которого растворится в новых океанах воды, снижая атмосферное давление в соответствии с законом Генри . Чтобы еще больше снизить давление, азот также может быть зафиксирован в нитратах .
Футурист Айзек Артур предложил использовать гипотетические процессы звездоподъема и стелласинга для создания пучка частиц ионизированного водорода от Солнца, предварительно названного «гидропушкой». Это устройство можно было бы использовать как для разрежения плотной атмосферы Венеры, так и для введения водорода для реакции с углекислым газом с образованием воды, тем самым еще больше понижая атмосферное давление. [27]
Истончение атмосферы Венеры можно попытаться осуществить различными методами, возможно, в сочетании. Прямой подъем атмосферного газа с Венеры в космос, вероятно, окажется сложным. Венера имеет достаточно высокую скорость убегания, чтобы сделать ее уничтожение с помощью астероидных ударов непрактичным. Поллак и Саган подсчитали в 1994 году [28] , что ударник диаметром 700 км, ударяющий Венеру со скоростью более 20 км/с, выбросит всю атмосферу над горизонтом, если смотреть с точки удара, но поскольку это меньше тысячной части всей атмосферы, и будет уменьшаться отдача по мере уменьшения плотности атмосферы, потребуется очень большое количество таких гигантских ударников. Лэндис подсчитал [3] , что для снижения давления с 92 бар до 1 бар потребуется минимум 2000 ударов, даже если эффективность удаления атмосферы будет идеальной. Более мелкие объекты также не сработают, потому что их потребуется больше. Сила бомбардировки вполне может привести к значительному выделению газа, которое заменит удаленную атмосферу. Большая часть выброшенной атмосферы выйдет на солнечную орбиту около Венеры и, без дальнейшего вмешательства, может быть захвачена гравитационным полем Венеры и снова стать частью атмосферы.
Другой вариант метода, включающий бомбардировку, заключается в том, чтобы возмутить массивный объект пояса Койпера , чтобы направить его орбиту на траекторию столкновения с Венерой. Если объект, состоящий в основном из льдов, имел достаточную скорость, чтобы проникнуть всего на несколько километров за поверхность Венеры, результирующие силы от испарения льда из ударника и самого удара могли бы встряхнуть литосферу и мантию, таким образом выбрасывая пропорциональное количество вещества (в виде магмы и газа) из Венеры. Побочным продуктом этого метода было бы либо новолуние для Венеры, либо новое тело ударника из обломков, которое упало бы обратно на поверхность в более позднее время.
Удаление атмосферного газа более контролируемым образом также может оказаться сложным. Чрезвычайно медленное вращение Венеры означает, что космические лифты будет очень трудно построить, поскольку геостационарная орбита планеты находится на непрактичном расстоянии над поверхностью, а очень плотная атмосфера, которую нужно удалить, делает массовые двигатели бесполезными для удаления полезных грузов с поверхности планеты. Возможные обходные пути включают размещение массовых двигателей на высотных воздушных шарах или поддерживаемых воздушными шарами башнях, возвышающихся над основной массой атмосферы, с использованием космических фонтанов или ротоваторов .
Кроме того, если бы плотность атмосферы (и соответствующий парниковый эффект) были бы значительно уменьшены, температура поверхности (теперь фактически постоянная) вероятно, сильно различалась бы между дневной и ночной сторонами. Другим побочным эффектом уменьшения плотности атмосферы могло бы стать создание зон драматической погодной активности или штормов на терминаторе, поскольку большие объемы атмосферы подверглись бы быстрому нагреванию или охлаждению.
Венера получает примерно в два раза больше солнечного света, чем Земля, что, как полагают, способствовало ее неуправляемому парниковому эффекту . Одним из способов терраформирования Венеры может быть уменьшение инсоляции на поверхности Венеры, чтобы предотвратить повторное нагревание планеты.
Солнцезащитные экраны можно использовать для уменьшения общего количества солнечного света, получаемого Венерой, что несколько охладит планету. [29] Экран, размещенный в точке Лагранжа L 1 на системе Солнце-Венера, также будет служить для блокировки солнечного ветра , устраняя проблему воздействия радиации на Венеру.
Достаточно большой солнечный козырек был бы в четыре раза больше диаметра самой Венеры, если бы находился в точке L 1. Это потребовало бы строительства в космосе. Также возникли бы трудности с балансировкой тонкопленочного козырька, перпендикулярного солнечным лучам в точке Лагранжа Солнце-Венера, с давлением входящего излучения , что имело бы тенденцию превращать козырек в огромный солнечный парус . Если бы козырек просто оставили в точке L 1 , давление добавило бы силу к солнечной стороне, и козырек ускорился бы и сошел с орбиты. Вместо этого козырек можно было бы расположить ближе к Солнцу, используя солнечное давление для уравновешивания гравитационных сил, фактически становясь статитетом .
Другие модификации конструкции солнечного козырька L 1 также были предложены для решения проблемы солнечного паруса. Один из предложенных методов заключается в использовании полярно-орбитальных , солнечно-синхронных зеркал, которые отражают свет в направлении задней части козырька с несолнечной стороны Венеры. Давление фотонов будет толкать опорные зеркала на угол 30 градусов от солнечной стороны. [2]
Пол Бирч предложил [24] решетчатую систему зеркал вблизи точки L 1 между Венерой и Солнцем. Панели абажура не будут перпендикулярны солнечным лучам, а будут располагаться под углом 30 градусов, так что отраженный свет будет попадать на следующую панель, нейтрализуя давление фотонов. Каждый последующий ряд панелей будет отклоняться на +/- 1 градус от угла отклонения в 30 градусов, в результате чего отраженный свет будет отклоняться на 4 градуса от попадания на Венеру.
Солнечные тенты также могут служить генераторами солнечной энергии. Космические технологии солнечных теней и тонкопленочные солнечные паруса в целом находятся только на ранней стадии развития. Огромные размеры требуют количества материала, которое на много порядков больше, чем любой рукотворный объект, который когда-либо был выведен в космос или построен в космосе.
Венеру также можно охладить, разместив отражатели в атмосфере. Отражающие воздушные шары, плавающие в верхних слоях атмосферы, могли бы создавать тень. Количество и/или размер воздушных шаров обязательно должны быть большими. Джеффри А. Лэндис предположил [30] , что если построить достаточно плавучих городов, они могли бы сформировать солнечный щит вокруг планеты и одновременно могли бы использоваться для переработки атмосферы в более желаемую форму, таким образом объединяя теорию солнечного щита и теорию обработки атмосферы с масштабируемой технологией, которая немедленно обеспечила бы жизненное пространство в атмосфере Венеры. Если они сделаны из углеродных нанотрубок или графена (листовидного аллотропа углерода ), то основные структурные материалы могут быть получены с использованием диоксида углерода, собранного на месте из атмосферы. [ необходима цитата ] Недавно синтезированная аморфная карбония может оказаться полезным структурным материалом, если ее можно будет закалить до условий стандартной температуры и давления (СТП), возможно, в смеси с обычным кварцевым стеклом. Согласно анализу Берча, такие колонии и материалы обеспечат немедленную экономическую отдачу от колонизации Венеры, финансируя дальнейшие усилия по терраформированию. [ необходима цитата ]
Увеличение альбедо планеты путем размещения на поверхности (или на любом уровне ниже облачных вершин) светлого или отражающего материала не принесет пользы, поскольку поверхность Венеры уже полностью окутана облаками, и солнечный свет почти не достигает поверхности. Таким образом, она вряд ли сможет отражать больше света, чем уже отражающие облака Венеры, с альбедо Бонда 0,77. [31]
Берч предположил, что солнечные экраны могут быть использованы не только для охлаждения планеты, но и для снижения атмосферного давления посредством процесса замораживания углекислого газа. [24] Для этого необходимо снизить температуру Венеры, сначала до точки сжижения , что требует температуры ниже304.128(15) К [32] (30,978(15) °С или87,761(27) °F ) и парциального давления CO2, чтобы снизить атмосферное давление до73,773(30) бар [32] ( критическая точка углекислого газа ) ; и оттуда снижение температуры ниже216.592(3) К [32] (−56,558(3) °С или−69,8044(54) °F ) ( тройная точка углекислого газа ). Ниже этой температуры замерзание атмосферного углекислого газа в сухой лед приведет к его осаждению на поверхности. Затем он предположил, что замороженный CO2 можно захоронить и поддерживать в этом состоянии под давлением или даже отправить за пределы планеты (возможно, для обеспечения парникового газа, необходимого для терраформирования Марса или лун Юпитера ) . После завершения этого процесса можно будет снять тенты или добавить солетты , что позволит планете частично снова нагреться до температур, комфортных для земной жизни. Источник водорода или воды все еще будет необходим, и часть оставшихся 3,5 бар атмосферного азота необходимо будет закрепить в почве. Берч предлагает разрушить ледяную луну Сатурна, например Гиперион , и бомбардировать Венеру ее фрагментами.
Пол Бирч предполагает, что в дополнение к охлаждению планеты с помощью солнцезащитного козырька в точке L1 на планете можно построить «тепловые трубы» для ускорения охлаждения. Предлагаемый механизм будет переносить тепло с поверхности в более холодные области выше в атмосфере, подобно солнечной башне восходящего потока , тем самым способствуя излучению избыточного тепла в космос. [24] Недавно предложенная вариация этой технологии — атмосферный вихревой двигатель , где вместо физических дымоходных труб атмосферный восходящий поток достигается за счет создания вихря, похожего на стационарный торнадо. Помимо того, что этот метод менее материалоемкий и потенциально более экономически эффективный, этот процесс также производит чистый избыток энергии, который можно использовать для питания венерианских колоний или других аспектов усилий по терраформированию, одновременно способствуя ускорению охлаждения планеты. Другим методом охлаждения планеты может быть использование радиационного охлаждения [33]. Эта технология может использовать тот факт, что на определенных длинах волн тепловое излучение из нижней атмосферы Венеры может «убегать» в космос через частично прозрачные атмосферные «окна» — спектральные щели между сильными полосами поглощения CO 2 и H 2 O в ближнем инфракрасном диапазоне 0,8–2,4 мкм (31–94 мкдюйма). Исходящее тепловое излучение зависит от длины волны и варьируется от самой поверхности на 1 мкм (39 мкдюйм) до примерно 35 км (22 мили) на 2,3 мкм (91 мкдюйм). [34] Нанофотоника и создание метаматериалов открывают новые возможности для настройки спектра излучения поверхности посредством правильного проектирования периодических нано/микроструктур. [35] [36] Недавно появились предложения об устройстве под названием «излучающий сборщик энергии», которое может передавать тепло в космос посредством радиационного охлаждения и преобразовывать часть теплового потока в избыточную энергию, [37] открывая возможности для самовоспроизводящейся системы , которая могла бы экспоненциально охлаждать планету.
Поскольку на Венере содержится лишь часть воды, содержавшейся на Земле (менее половины содержания воды в атмосфере Земли и совсем нет на поверхности), [38] вода должна была бы поступать либо вышеупомянутым методом введения водорода, либо из какого-то другого межпланетного или внепланетного источника.
Пол Бирч предполагает возможность столкновения Венеры с одной из ледяных лун из внешней солнечной системы, [24] тем самым принеся всю воду, необходимую для терраформирования за один раз. Это может быть достигнуто посредством захвата с помощью гравитации лун Сатурна Энцелада и Гипериона или луны Урана Миранды . Простое изменение скорости этих лун достаточно, чтобы сместить их с их текущей орбиты и обеспечить гравитационную транспортировку на Венеру, потребовало бы большого количества энергии. Однако посредством сложных цепных реакций с помощью гравитации требования к движению могут быть уменьшены на несколько порядков. Как говорит Бирч, «теоретически можно было бы бросить камешек в пояс астероидов и в конечном итоге сбросить Марс на Солнце». [24]
Исследования показали, что в мантии планет земной группы может присутствовать значительное количество воды (в форме водорода). [39] Поэтому было высказано предположение [40] , что технически возможно извлечь эту воду из мантии на поверхность, даже если в настоящее время не существует подходящего метода для этого.
Венера совершает один оборот за 243 земных дня — это самый медленный период вращения среди всех известных объектов Солнечной системы. Таким образом, венерианские сидерические сутки длятся дольше венерианского года (243 против 224,7 земных суток). Однако продолжительность солнечных суток на Венере значительно короче сидерических суток ; для наблюдателя на поверхности Венеры время от одного восхода до другого составит 116,75 суток. Таким образом, медленная скорость вращения Венеры приведет к чрезвычайно длинным дням и ночам, похожим на циклы день-ночь в полярных регионах Земли — короче, но глобальнее. Точный период солнечных суток очень важен для терраформирования, поскольку 117 дневных дней будут эквивалентны лету в более умеренных регионах Аляски, тогда как 58 дневных дней приведут к очень короткому вегетационному периоду, наблюдаемому в высоких широтах Арктики. Это может означать разницу между вечной мерзлотой и вечным льдом или зелеными пышными бореальными лесами. Медленное вращение также может быть причиной отсутствия значительного магнитного поля.
До недавнего времени предполагалось, что скорость вращения или цикл день-ночь Венеры должны быть увеличены для успешного терраформирования. Однако более поздние исследования показали, что текущая медленная скорость вращения Венеры вовсе не вредит способности планеты поддерживать климат, подобный земному. Скорее, медленная скорость вращения, при наличии атмосферы, подобной земной, позволит сформировать толстые слои облаков на стороне планеты, обращенной к солнцу. Это, в свою очередь, повысит планетарное альбедо и приведет к охлаждению глобальной температуры до уровня, подобного земному, несмотря на большую близость к Солнцу. Согласно расчетам, максимальные температуры будут всего около 35 °C (95 °F), при наличии атмосферы, подобной земной. [41] [42] Таким образом, ускорение скорости вращения будет как непрактичным, так и пагубным для усилий по терраформированию. Терраформированная Венера с текущим медленным вращением привела бы к глобальному климату с периодами «дня» и «ночи», каждый из которых длился бы примерно 2 месяца (58 дней), что напоминало бы времена года в более высоких широтах на Земле. «День» напоминал бы короткое лето с теплым влажным климатом, тяжелым пасмурным небом и обильными осадками. «Ночь» напоминала бы короткую, очень темную зиму с довольно холодной температурой и снегопадами. Были бы периоды с более умеренным климатом и ясной погодой на восходе и закате, что напоминало бы «весну» и «осень». [41]
Проблема очень темных условий в течение примерно двухмесячного «ночного» периода может быть решена путем использования космического зеркала на 24-часовой орбите (такое же расстояние, как геостационарная орбита на Земле), аналогичного экспериментам проекта «Знамя» (спутник) . Экстраполяция чисел из этих экспериментов и применение их к венерианским условиям означало бы, что космическое зеркало диаметром чуть менее 1700 метров могло бы освещать всю ночную сторону планеты со светимостью 10-20 полных лун и создавать искусственный 24-часовой световой цикл. Еще большее зеркало могло бы потенциально создать еще более сильные условия освещения. Дальнейшая экстраполяция предполагает, что для достижения уровня освещенности около 400 люкс (аналогично обычному офисному освещению или восходу солнца в ясный день на Земле) потребуется круглое зеркало диаметром около 55 километров.
Пол Бирч предложил защитить всю планету от солнечного света с помощью постоянной системы решетчатых завес в точке L1 , а поверхность освещать вращающимся солетовым зеркалом на полярной орбите , что обеспечивало бы 24-часовой световой цикл. [24]
Если бы увеличение скорости вращения планеты было бы желательно (несмотря на вышеупомянутые потенциально положительные климатические эффекты текущей скорости вращения), это потребовало бы энергии на много порядков больше, чем строительство орбитальных солнечных зеркал, или даже чем удаление венерианской атмосферы. Берч подсчитал, что увеличение вращения Венеры до солнечного цикла, подобного земному, потребовало бы около 1,6 × 10 29 джоулей [43] (50 миллиардов петаватт-часов).
Научные исследования показывают, что близкие пролеты астероидов или кометных тел размером более 100 километров (60 миль) в поперечнике могут быть использованы для перемещения планеты по ее орбите или увеличения скорости вращения. [44] Энергия, необходимая для этого, велика. В своей книге о терраформировании одна из концепций, которую обсуждает Фогг, заключается в увеличении вращения Венеры с помощью трех квадриллионов объектов, циркулирующих между Венерой и Солнцем каждые 2 часа, каждый из которых движется со скоростью 10% от скорости света. [2]
G. David Nordley предположил в фантастике [45] , что Венера может быть раскручена до длины дня в 30 земных дней путем экспорта атмосферы Венеры в космос с помощью массовых двигателей . Предложение Бирча включает использование динамических компрессионных элементов для передачи энергии и импульса с помощью высокоскоростных массовых потоков в полосу вокруг экватора Венеры. Он подсчитал, что достаточно высокоскоростной массовый поток, со скоростью около 10% от скорости света, может дать Венере день длиной в 24 часа за 30 лет. [43]
Защита новой атмосферы от солнечного ветра, чтобы избежать потери водорода, потребует искусственной магнитосферы. В настоящее время Венера не имеет собственного магнитного поля, поэтому необходимо создать искусственное планетарное магнитное поле для формирования магнитосферы посредством ее взаимодействия с солнечным ветром. По словам двух японских ученых NIFS, это возможно сделать с помощью современных технологий, построив систему охлаждаемых широтных сверхпроводящих колец, каждое из которых несет достаточное количество постоянного тока . В том же отчете утверждается, что экономическое воздействие системы можно минимизировать, используя ее также в качестве планетарной системы передачи и хранения энергии (SMES). [46]
Другое исследование предполагает возможность развертывания магнитного дипольного щита в точке Лагранжа L1 , тем самым создавая искусственную магнитосферу, которая защитила бы всю планету от солнечного ветра и радиации. [47]